JP4736813B2

JP4736813B2 - Vehicle exhaust heat recovery system

Info

Publication number: JP4736813B2
Application number: JP2006007433A
Authority: JP
Inventors: 暁亮王; 鈴木　　茂; 太田　　雅樹; 隆宏諸井; 寛和目崎
Original assignee: Toyota Industries Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 2005-02-02
Filing date: 2006-01-16
Publication date: 2011-07-27
Anticipated expiration: 2026-01-16
Also published as: JP2006242174A

Description

この発明は、車両用排熱回収システムに関する。 The present invention relates to a vehicle exhaust heat recovery system.

内燃機関の排熱によって冷却水を加熱して蒸気にし、この蒸気でタービンを駆動して動力を発生させ、この動力によってタービンに作動連結された発電機を駆動させて発電を行う車両用排熱回収システムが、例えば特許文献１に記載されている。
図１２は、このような従来の車両用排熱回収システムの構成図である。
ランキンサイクル６０を起動するために、エンジン５１の動力によって、ベルト６６を介してポンプ６１が駆動される。ポンプ６１から吐出されたフロン等の作動流体は、熱交換器６２において、冷却水循環経路５２を循環するエンジン冷却水と熱交換されて作動流体ガスとなり、膨張機６３へと送られて膨張される。膨張機６３で膨張された作動流体ガスはコンデンサ６４で冷却凝縮され、再びポンプ６１に吸入される。膨張機６３の動力によって発電機６５が駆動されて発電が行われ、車両の駆動等に使用される。
このような車両用排熱回収システムでは、エンジン５１の動力のかわりにモータを使用してポンプ６１を駆動してもよい。 Wastewater for vehicles that heats cooling water by exhaust heat from an internal combustion engine and generates steam by driving the turbine with this steam to drive a generator operatively connected to the turbine. A recovery system is described in Patent Document 1, for example.
FIG. 12 is a configuration diagram of such a conventional vehicle exhaust heat recovery system.
In order to start the Rankine cycle 60, the pump 61 is driven via the belt 66 by the power of the engine 51. The working fluid such as CFC discharged from the pump 61 is heat-exchanged with the engine cooling water circulating in the cooling water circulation path 52 in the heat exchanger 62 to become working fluid gas, and is sent to the expander 63 to be expanded. . The working fluid gas expanded by the expander 63 is cooled and condensed by the condenser 64 and sucked into the pump 61 again. The power generator 65 is driven by the power of the expander 63 to generate power, which is used for driving the vehicle.
In such a vehicle exhaust heat recovery system, the pump 61 may be driven using a motor instead of the power of the engine 51.

特開２０００−３４５９１５号公報JP 2000-345915 A

しかしながら、ポンプ６１の駆動を、ベルト６６を介してエンジン５１の動力で行う場合には、ポンプ６１の回転数がエンジン５１の回転数と同調するので、排熱量や外気温等に基づくランキンサイクル６０の作動状況に応じた作動流体の流量制御が困難であるといった問題点があった。
また、ポンプ６１をモータによって駆動する場合には、軸封装置による消費動力の増加を抑制するため、ポンプ６１は密閉式のものが好ましい。しかしながら、密閉式の場合には、ポンプ６１はモータ及びモータ制御用インバータを備えることになるので、サイズが大きくなり、コストも増加するといった問題点があった。 However, when the pump 61 is driven by the power of the engine 51 via the belt 66, the rotational speed of the pump 61 is synchronized with the rotational speed of the engine 51. Therefore, the Rankine cycle 60 based on the amount of exhaust heat, the outside air temperature, or the like. However, there is a problem that it is difficult to control the flow rate of the working fluid in accordance with the operation state.
When the pump 61 is driven by a motor, the pump 61 is preferably a hermetic type in order to suppress an increase in power consumption due to the shaft seal device. However, in the case of the hermetic type, the pump 61 is provided with a motor and a motor control inverter, so that there is a problem that the size increases and the cost also increases.

この発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、排熱回収効率が低下せずに、コンパクトでコストを低減した車両用排熱回収システムを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve such problems, and an object of the present invention is to provide a vehicle exhaust heat recovery system that is compact and has a reduced cost without reducing the exhaust heat recovery efficiency.

この発明に係る車両用排熱回収システムは、車両の排熱により作動流体を加熱する熱交換器、熱交換器で加熱された作動流体を膨張させる膨張機、膨張機で膨張された作動流体を冷却するコンデンサ、及びコンデンサで冷却された作動流体を循環するギヤポンプを有するランキンサイクルと、ギヤポンプ及び膨張機に連結する負荷機とを備え、負荷機は、モータとしてギヤポンプを駆動すると共に発電機として膨張機の動力を利用して発電を行うことを特徴とする。負荷機は、モータとしてギヤポンプを駆動すると共に、発電機として膨張機の動力を利用して発電を行うことにより、車両用排熱回収システムがコンパクトとなり、コストも低減される。また、負荷機の回転数制御を通して、ギヤポンプ及び膨張機の回転数が制御されるので、排熱回収効率が維持される。
ギヤポンプ及び膨張機は、負荷機を介して連結されていてもよい。
負荷機はギヤポンプに連結され、ギヤポンプは膨張機に連結されていてもよい。
膨張機は、可変容量型の膨張機であってもよい。
可変容量型の膨張機は、高圧室から作動流体を吸入する吸入ポートと、吸入ポートから吸入された作動流体を膨張させる作動室と、作動室において作動流体を膨張させる途中過程の位置に設けられ、高圧室と作動室とを開閉可能に連通する、吸入ポートとは異なるバイパス口とを備え、バイパス口の開閉に応じて作動流体の膨張率が変化する膨張機であってもよい。
負荷機およびギヤポンプは、遮断壁を介して連結され、ギヤポンプは、その内部が遮断壁およびケーシングによって覆われ、ギヤポンプは、コンデンサで冷却された作動流体を吸入する吸入開口と、作動流体を熱交換器に向けて吐出する吐出開口とを備え、吸入開口はケーシングに形成され、吐出開口は遮断壁に形成されてもよい。
遮断壁およびケーシングの間に断熱材が配置されてもよい。
作動流体を圧縮するコンプレッサと、コンプレッサで圧縮された作動流体とランキンサイクルの膨張機で膨張された作動流体とが混合した作動流体を冷却するコンデンサと、コンデンサで冷却された作動流体の少なくとも一部をランキンサイクルのギヤポンプに流入させ、その残りの作動流体を減圧する減圧装置と、減圧装置で減圧された作動流体を加熱する蒸発器とを有する冷凍サイクルを備えていてもよい。 The exhaust heat recovery system for a vehicle according to the present invention includes a heat exchanger that heats the working fluid by exhaust heat of the vehicle, an expander that expands the working fluid heated by the heat exchanger, and a working fluid expanded by the expander. cooling to a capacitor, and comprises a Rankine cycle with a gear pump for circulating the working fluid is cooled by the condenser, and a load machine coupled to a gear pump and the expander, a generator with a load machine, drives the gear pump as a motor The power generation is performed using the power of the expander as a machine. Loading machine, drives the gear pump as a motor, by performing power generation by using the power of the expander as a generator, the exhaust heat recovery system for a vehicle is a compact, cost reduced. Moreover, through the rotational speed control of the load device, the rotation speed of the gear pump and the expander is controlled, the exhaust heat recovery efficiency is maintained.
Gear pump and the expander can be connected via a load machine.
Load motor is coupled to a gear pump, the gear pump may be connected to the expander.
The expander may be a variable capacity expander.
The variable capacity type expander is provided at a suction port for sucking working fluid from the high pressure chamber, a working chamber for expanding the working fluid sucked from the suction port, and a position in the middle of expanding the working fluid in the working chamber. The expansion machine may include a bypass port different from the suction port that communicates the high-pressure chamber and the working chamber so as to be openable and closable, and the expansion rate of the working fluid changes according to the opening and closing of the bypass port.
Load machines and gear pump is connected through a blocking wall, gear pump, the inside is covered by the blocking walls and the casing, the gear pump has a suction opening for sucking working fluid is cooled by the condenser, the working fluid The discharge opening may be formed in the casing, and the discharge opening may be formed in the blocking wall.
A heat insulating material may be disposed between the blocking wall and the casing.
A compressor that compresses the working fluid; a condenser that cools the working fluid that is a mixture of the working fluid compressed by the compressor and the working fluid expanded by the Rankine cycle expander; and at least a portion of the working fluid cooled by the condenser was flowed to a gear pump of the Rankine cycle, a decompression device for decompressing the remainder of the working fluid may comprise a refrigeration cycle having an evaporator for heating the working fluid has been depressurized by the pressure reducing device.

この発明によれば、ポンプ及び膨張機に連結する負荷機は、モータとしてポンプを駆動すると共に、発電機として膨張機の動力を利用して発電を行うので、排熱回収効率が低下せずに、車両用排熱回収システムをコンパクトにし、コストを低減することができる。 According to this invention, the load machine connected to the pump and the expander drives the pump as a motor and generates power using the power of the expander as a generator, so that the exhaust heat recovery efficiency does not decrease. The vehicle exhaust heat recovery system can be made compact and the cost can be reduced.

以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
実施の形態１．
図１に示されるように、この実施の形態に係る車両用排熱回収システム１は、エンジン２、エンジン２を冷却するための冷却水が循環する冷却水循環経路３、ランキンサイクル１０及び冷凍サイクル２０を備えている。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
Embodiment 1 FIG.
As shown in FIG. 1, a vehicle exhaust heat recovery system 1 according to this embodiment includes an engine 2, a cooling water circulation path 3 through which cooling water for cooling the engine 2 circulates, a Rankine cycle 10, and a refrigeration cycle 20. It has.

ランキンサイクル１０には、ポンプ１１（Ｐ）、熱交換器１２、膨張機１３（Ｅ）、及びコンデンサ１４が設けられ、作動流体であるフロンＲ１３４ａが循環されている。膨張機１３は、コンプレッサの吐出側と吸入側とを実質的に逆に接続した構造であり、吸入される作動流体によって駆動される。負荷機であるモータ／発電機１５（Ｍ／Ｇ）が、ポンプ１１の図示しない回転軸及び膨張機１３の図示しない回転軸の両方に連結すると共に、ポンプ１１及び膨張機１３の間に位置するように一体化されて設けられている。モータ／発電機１５は、バッテリー４の正極端子４ａと、インバータ６を介して電気的に接続されている。尚、バッテリー４の負極端子４ｂは車両に接地されている。これにより、モータ／発電機１５は、モータとしてバッテリー４の電力によって駆動されてポンプ１１を駆動させると共に、発電機として膨張機１３の動力を利用して発電を行うようになっている。ここで、図中、バッテリー４からモータ／発電機１５へ供給される電力の流れを破線Ａで表し、モータ／発電機１５によって発電された電力をバッテリー４へ供給する流れを一点鎖線Ｂで表す。なお、モータ／発電機１５によって発電された電力を車両の電機負荷へ直接供給するようにしてもよい。 In the Rankine cycle 10, a pump 11 (P), a heat exchanger 12, an expander 13 (E), and a condenser 14 are provided, and chlorofluorocarbon R134a that is a working fluid is circulated. The expander 13 has a structure in which the discharge side and the suction side of the compressor are connected substantially in reverse, and is driven by the working fluid that is sucked. A motor / generator 15 (M / G), which is a load machine, is connected to both a rotary shaft (not shown) of the pump 11 and a rotary shaft (not shown) of the expander 13 and is positioned between the pump 11 and the expander 13. So as to be integrated. The motor / generator 15 is electrically connected to the positive terminal 4 a of the battery 4 via the inverter 6. The negative terminal 4b of the battery 4 is grounded to the vehicle. As a result, the motor / generator 15 is driven by the electric power of the battery 4 as a motor to drive the pump 11 and generates power using the power of the expander 13 as a generator. Here, in the figure, the flow of electric power supplied from the battery 4 to the motor / generator 15 is represented by a broken line A, and the flow of supplying the electric power generated by the motor / generator 15 to the battery 4 is represented by a one-dot chain line B. . The electric power generated by the motor / generator 15 may be directly supplied to the electric load of the vehicle.

冷凍サイクル２０には、コンプレッサ２１、コンデンサ１４、減圧装置である膨張弁２２及び蒸発器２３が設けられている。コンプレッサ２１は、モータ２４によって駆動され、冷凍サイクル２０内を、作動流体であるフロンＲ１３４ａが循環するようになっている。モータ２４は、バッテリー４の正極端子４ａと、インバータ５を介して電気的に接続されている。
コンプレッサ２１とコンデンサ１４との間において、ランキンサイクル１０と冷凍サイクル２０とが合流するようになっている。また、コンデンサ１４と膨張弁２２との間において、ランキンサイクル１０と冷凍サイクル２０とに分岐するようになっている。したがって、コンデンサ１４は、ランキンサイクル１０と冷凍サイクル２０とによって共有されている。 The refrigeration cycle 20 is provided with a compressor 21, a condenser 14, an expansion valve 22 that is a decompression device, and an evaporator 23. The compressor 21 is driven by a motor 24 so that a chlorofluorocarbon R134a as a working fluid circulates in the refrigeration cycle 20. The motor 24 is electrically connected to the positive terminal 4 a of the battery 4 via the inverter 5.
The Rankine cycle 10 and the refrigeration cycle 20 are joined between the compressor 21 and the condenser 14. Further, the condenser 14 and the expansion valve 22 are branched into the Rankine cycle 10 and the refrigeration cycle 20. Therefore, the condenser 14 is shared by the Rankine cycle 10 and the refrigeration cycle 20.

次に、モータ／発電機１５およびその周辺の構造について説明する。
図２に示されるように、一体ユニット１６は、ポンプ１１と、膨張機１３と、モータ／発電機１５と、その外側に取り付けられてこれを覆う円筒状のハウジング１３１とを含む。モータ／発電機１５は、ハウジング１３１内に回転可能に設けられたシャフト１３５を有している。シャフト１３５には、ロータ１５ａがシャフト１３５と共に回転可能に固定されている。ハウジング１３１の内周面には、ステータ１５ｂがロータ１５ａを取り囲むように固定されている。ステータ１５ｂは、ステータコア１４１にコイル１４０を巻回することにより構成されている。このようなモータ／発電機１５の構成により、モータ／発電機１５は、コイル１４０への通電によりロータ１５ａを回転させるモータとしての機能と、ロータ１５ａが回転駆動されることでコイル１４０に電力を生じさせる発電機としての機能とを有するようになっている。 Next, the motor / generator 15 and the surrounding structure will be described.
As shown in FIG. 2, the integrated unit 16 includes a pump 11, an expander 13, a motor / generator 15, and a cylindrical housing 131 that is attached to and covers the outside. The motor / generator 15 has a shaft 135 that is rotatably provided in the housing 131. A rotor 15 a is fixed to the shaft 135 so as to be rotatable together with the shaft 135. A stator 15b is fixed to the inner peripheral surface of the housing 131 so as to surround the rotor 15a. The stator 15 b is configured by winding a coil 140 around the stator core 141. With such a configuration of the motor / generator 15, the motor / generator 15 functions as a motor that rotates the rotor 15 a by energizing the coil 140, and power is supplied to the coil 140 when the rotor 15 a is rotationally driven. It has a function as a generator to be generated.

また、一体ユニット１６は、モータ／発電機１５の後方側（図２において右側）のハウジング１３１内に、スクロール式コンプレッサの吐出側と吸入側とを実質的に逆に接続した構造の膨張機１３を備えている。ハウジング１３１の後方端１３１ａには円盤状のハウジング１３２が設けられ、ハウジング１３１を後方側から蓋をするようになっている。
シャフト１３５の後端１３５ａには、シャフト１３５の回転軸Ｌに対して偏心した位置に偏心軸１４３が設けられており、偏心軸１４３はシャフト１３５の回転により回転軸Ｌのまわりを旋回するようになっている。偏心軸１４３にはブッシュ１４４が固定されており、偏心軸１４３と共に回転軸Ｌのまわりを旋回するようになっている。ブッシュ１４４にはベアリング１５９を介して可動スクロール１４５が設けられ、可動スクロール１４５は偏心軸１４３及びブッシュ１４４と共に回転軸Ｌのまわりを旋回するようになっている。さらに、可動スクロール１４５は、ブッシュ１４４に対して偏心軸１４３を中心に回転するようになっている。可動スクロール１４５の円盤状の基板１４５ａには、ハウジング１３２に向かって延びると共に渦巻状に形成された渦巻壁１４５ｂが設けられている。また、ハウジング１３２の内面には、固定スクロール１４２が可動スクロール１４５に対向するように固定されている。固定スクロール１４２は、円盤状の基板１４２ａと、基板１４２ａの外周に沿って設けられた円筒状の外周壁１４２ｂと、基板１４２ａから可動スクロール１４５に向かって延びると共に渦巻状に形成された渦巻壁１４２ｃとを備えている。渦巻壁１４２ｃ，１４５ｂは互いに噛み合わされており、渦巻壁１４２ｃ，１４５ｂの先端面１４２ｃ１，１４５ｂ１はそれぞれ、先端に図示しないチップシールを備え、基板１４５ａ，１４２ａに該チップシールを介して互いに接している。固定スクロール１４２の基板１４２ａ及び渦巻壁１４２ｃと、可動スクロール１４５の基板１４５ａ及び渦巻壁１４５ｂとにより、作動室１４６が形成されている。また、固定スクロール１４２の外周壁１４２ｂと可動スクロール１４５の渦巻壁１４５ｂの最外周部とにより、低圧室１１８が形成されている。さらに、固定スクロール１４２の基板１４２ａとハウジング１３２の内面とにより、高圧室１１９が形成されている。 Further, the integrated unit 16 has an expander 13 having a structure in which the discharge side and the suction side of the scroll compressor are substantially reversed in a housing 131 on the rear side (right side in FIG. 2) of the motor / generator 15. It has. A disc-shaped housing 132 is provided at the rear end 131a of the housing 131, and the housing 131 is covered from the rear side.
An eccentric shaft 143 is provided at a position eccentric to the rotation axis L of the shaft 135 at the rear end 135 a of the shaft 135, and the eccentric shaft 143 rotates around the rotation axis L by the rotation of the shaft 135. It has become. A bush 144 is fixed to the eccentric shaft 143, and turns around the rotation axis L together with the eccentric shaft 143. The bush 144 is provided with a movable scroll 145 via a bearing 159, and the movable scroll 145 turns around the rotation axis L together with the eccentric shaft 143 and the bush 144. Furthermore, the movable scroll 145 rotates around the eccentric shaft 143 with respect to the bush 144. A disk-shaped substrate 145a of the movable scroll 145 is provided with a spiral wall 145b extending toward the housing 132 and formed in a spiral shape. A fixed scroll 142 is fixed to the inner surface of the housing 132 so as to face the movable scroll 145. The fixed scroll 142 includes a disc-shaped substrate 142a, a cylindrical outer peripheral wall 142b provided along the outer periphery of the substrate 142a, and a spiral wall 142c extending from the substrate 142a toward the movable scroll 145 and formed in a spiral shape. And. The spiral walls 142c and 145b are meshed with each other. The tip surfaces 142c1 and 145b1 of the spiral walls 142c and 145b are each provided with a tip seal (not shown) at the tip, and are in contact with the substrates 145a and 142a via the tip seal. . A working chamber 146 is formed by the substrate 142 a and the spiral wall 142 c of the fixed scroll 142 and the substrate 145 a and the spiral wall 145 b of the movable scroll 145. A low pressure chamber 118 is formed by the outer peripheral wall 142 b of the fixed scroll 142 and the outermost peripheral portion of the spiral wall 145 b of the movable scroll 145. Further, a high-pressure chamber 119 is formed by the substrate 142 a of the fixed scroll 142 and the inner surface of the housing 132.

固定スクロール１４２の基板１４２ａの中心部には、作動室１４６の中心側と高圧室１１９とを連通する吸入ポート１４７が設けられている。ハウジング１３２の内部には、熱交換器１２（図１参照）及び膨張機１３を接続する作動流体循環経路１０ａと高圧室１１９とを連通する流通経路１５１が設けられている。また、固定スクロール１４２の外周壁１４２ｂからハウジング１３１にかけて、一端が低圧室１１８に連通する流通経路１５２が設けられている。ハウジング１３１の内周面には溝１３１ｂが設けられており、流通経路１５２の他端と連通している。これにより、低圧室１１８とハウジング１３１の空洞部１３１ｃとが連通されている。流通経路１５２と連通する溝１３１ｂは、コンデンサ１４（図１参照）及び膨張機１３を接続する作動流体循環経路１０ｂと連通している。 A suction port 147 that connects the center side of the working chamber 146 and the high-pressure chamber 119 is provided at the center of the substrate 142 a of the fixed scroll 142. Inside the housing 132, there is provided a flow path 151 that connects the working fluid circulation path 10 a that connects the heat exchanger 12 (see FIG. 1) and the expander 13 and the high-pressure chamber 119. Further, a flow path 152 having one end communicating with the low pressure chamber 118 is provided from the outer peripheral wall 142 b of the fixed scroll 142 to the housing 131. A groove 131 b is provided on the inner peripheral surface of the housing 131 and communicates with the other end of the flow path 152. Thereby, the low pressure chamber 118 and the cavity 131c of the housing 131 are communicated with each other. The groove 131b that communicates with the circulation path 152 communicates with the working fluid circulation path 10b that connects the condenser 14 (see FIG. 1) and the expander 13.

一体ユニット１６はさらに、ハウジング１３１の前方端１３１ｄに接続するように、ポンプ１１を備えている。ポンプ１１のハウジングは、ハウジング１３１の前方側（図２において左側）に設けられた遮断壁１５８と、遮断壁１５８よりもさらに前方側に設けられたケーシング１５３とから構成されている。ケーシング１５３に形成された凹部１６６の内部には、シャフト１３５と回転の軸を同一にするように、一端をシャフト１３５に接続した駆動シャフト１５４の他端が支持されている。つまり、シャフト１３５は駆動シャフト１５４を介してケーシング１５３に支持されている。 The integrated unit 16 further includes a pump 11 so as to be connected to the front end 131 d of the housing 131. The housing of the pump 11 includes a blocking wall 158 provided on the front side (left side in FIG. 2) of the housing 131 and a casing 153 provided further on the front side than the blocking wall 158. The other end of the drive shaft 154 having one end connected to the shaft 135 is supported in the recess 166 formed in the casing 153 so that the shaft 135 and the rotation axis are the same. That is, the shaft 135 is supported by the casing 153 via the drive shaft 154.

遮断壁１５８は、２３７Ｗ／（ｍ・Ｋ）という熱伝導率の大きいアルミで形成され、ポンプ１１とモータ／発電機１５とを隔てている。遮断壁１５８には駆動シャフト１５４が貫通する軸孔１６１が形成されている。また、遮断壁１５８とケーシング１５３とが接続される際に、遮断壁１５８とケーシング１５３との間にシリンダ１６２が形成されるようになっている。シリンダ１６２に連通するように、遮断壁１５８及びケーシング１５３にはそれぞれ、凹部１６４，１６５が形成されている。すなわち、凹部１６４，１６５及びシリンダ１６２によって、遮断壁５８とケーシング１５３との間に連続する１つの空間が形成されている。この空間は、遮断壁１５８とケーシング１５３とによって覆われる、ポンプ１１の内部である。
この空間内には、両端がそれぞれ凹部１６４，１６５に支持された従動シャフト１５６が設けられ、従動シャフト１５６と共にシリンダ１６２内を回転可能な従動ギヤ１５７が設けられている。また、シリンダ１６２内には、駆動シャフト１５４と共に回転可能な主動ギヤ１５５が、従動ギヤ１５７と噛み合うように設けられている。これにより、主動ギヤ１５５が回転すると、従動ギヤ１５７も回転するようになっている。 The blocking wall 158 is made of aluminum having a high thermal conductivity of 237 W / (m · K), and separates the pump 11 and the motor / generator 15. A shaft hole 161 through which the drive shaft 154 passes is formed in the blocking wall 158. Further, when the blocking wall 158 and the casing 153 are connected, a cylinder 162 is formed between the blocking wall 158 and the casing 153. Concave portions 164 and 165 are respectively formed in the blocking wall 158 and the casing 153 so as to communicate with the cylinder 162. That is, the recesses 164 and 165 and the cylinder 162 form a continuous space between the blocking wall 58 and the casing 153. This space is the inside of the pump 11 covered by the blocking wall 158 and the casing 153.
In this space, a driven shaft 156 having both ends supported by recesses 164 and 165 is provided, and a driven gear 157 capable of rotating in the cylinder 162 together with the driven shaft 156 is provided. In the cylinder 162, a main driving gear 155 that can rotate together with the drive shaft 154 is provided so as to mesh with the driven gear 157. As a result, when the main driving gear 155 rotates, the driven gear 157 also rotates.

また、遮断壁１５８とケーシング１５３との間には、断熱材を含む断熱材膜１５０が配置され、遮断壁１５８とケーシング１５３とを断熱する。
軸孔１６１と駆動シャフト１５４との間にはシール部材１６３が配設されている。シール部材１６３は、シリンダ１６２内とモータ／発電機１５の空洞部１３１ｃとの間をシールしている。
遮断壁１５８のポンプ１１側の面には、シリンダ１６２を取り囲むように凹溝１６７が形成されている。凹溝１６７内には、Ｏリング１６８が配設されている。Ｏリング１６８は、遮断壁１５８とケーシング１５３との間を介して、一体ユニット１６の外部へシリンダ１６２内の作動流体が漏出することを防止している。 Further, a heat insulating material film 150 including a heat insulating material is disposed between the blocking wall 158 and the casing 153 to insulate the blocking wall 158 and the casing 153 from each other.
A seal member 163 is disposed between the shaft hole 161 and the drive shaft 154. The seal member 163 seals between the cylinder 162 and the cavity 131 c of the motor / generator 15.
A concave groove 167 is formed on the surface of the blocking wall 158 on the pump 11 side so as to surround the cylinder 162. An O-ring 168 is disposed in the recessed groove 167. The O-ring 168 prevents the working fluid in the cylinder 162 from leaking to the outside of the integrated unit 16 through the space between the blocking wall 158 and the casing 153.

図３および図４に、図２に示されるＩＩＩ−ＩＩＩ線およびＩＶ−ＩＶ線に沿ってポンプ１１を切断したときの断面図をそれぞれ示す。ポンプ１１の吐出側及び吸入側に、シリンダ１６２から延びる吐出通路１７１及び吸入通路１７２が形成されている。
吐出通路１７１は遮断壁１５８に形成される。吸入通路１７２は、遮断壁１５８に形成される吸入通路１７２ａと、ケーシング１５３に形成される吸入通路１７２ｂとを含む。
吐出通路１７１は、凹溝１６７で囲まれた部分に形成され、遮断壁１５８の内部に形成された吐出孔１７３の一端に連通している。ここで、吐出通路１７１及び吐出孔１７３は遮断壁１５８の内部に形成された内部吐出経路を構成する。また吸入通路１７２ａは、吐出通路１７１と同様に凹溝１６７で囲まれた部分に形成され、ケーシング１５３に形成された吸入通路１７２ｂと連通している。吸入通路１７２ｂは、ケーシング１５３の内部に形成された吸入孔１７４の一端に連通している。ここで、吸入通路１７２ａ、吸入通路１７２ｂ、及び吸入孔１７４は、遮断壁１５８およびケーシング１５３の内部に形成された内部吸入経路を構成する。
図５に示されるように、図３および図４の矢印Ａの方向から見たポンプ１１の側面で、吐出孔１７３の他端である吐出開口１７３ａは、遮断壁１５８に形成され、吸入孔１７４の他端である吸入開口１７４ａは、ケーシング１５３に形成される。また、吐出開口１７３ａおよび吸入開口１７４ａは、図３および図４に示されるように、ランキンサイクル１０（図１参照）の作動流体循環経路１０ｄ，１０ｃにそれぞれ接続されている。ポンプ１１は、吸入開口１７４ａにおいて作動流体循環経路１０ｃからフロンＲ１３４ａを吸入し、吐出開口１７３ａにおいて作動流体循環経路１０ｄにフロンＲ１３４ａを吐出する。 3 and 4 are sectional views when the pump 11 is cut along the lines III-III and IV-IV shown in FIG. 2, respectively. A discharge passage 171 and a suction passage 172 extending from the cylinder 162 are formed on the discharge side and the suction side of the pump 11.
The discharge passage 171 is formed in the blocking wall 158. The suction passage 172 includes a suction passage 172 a formed in the blocking wall 158 and a suction passage 172 b formed in the casing 153.
The discharge passage 171 is formed in a portion surrounded by the concave groove 167 and communicates with one end of a discharge hole 173 formed in the blocking wall 158. Here, the discharge passage 171 and the discharge hole 173 constitute an internal discharge path formed inside the blocking wall 158. Similarly to the discharge passage 171, the suction passage 172a is formed in a portion surrounded by the concave groove 167, and communicates with the suction passage 172b formed in the casing 153. The suction passage 172 b communicates with one end of a suction hole 174 formed in the casing 153. Here, the suction passage 172 a, the suction passage 172 b, and the suction hole 174 constitute an internal suction path formed inside the blocking wall 158 and the casing 153.
As shown in FIG. 5, a discharge opening 173 a that is the other end of the discharge hole 173 on the side surface of the pump 11 viewed from the direction of arrow A in FIGS. 3 and 4 is formed in the blocking wall 158, and the suction hole 174 The other end of the suction opening 174 a is formed in the casing 153. Further, the discharge opening 173a and the suction opening 174a are respectively connected to the working fluid circulation paths 10d and 10c of the Rankine cycle 10 (see FIG. 1), as shown in FIGS. The pump 11 sucks the chlorofluorocarbon R134a from the working fluid circulation path 10c at the suction opening 174a, and discharges the chlorofluorocarbon R134a to the working fluid circulation path 10d at the discharge opening 173a.

次に、この実施の形態１に係る車両用排熱回収システムの動作について説明する。
図１に示されるように、エンジン２が始動すると、冷却水が冷却水循環経路３を循環する。冷却水は、エンジン２が暖機されると、温められて温度が上昇する。エンジン２の始動後、ランキンサイクル１０及び冷凍サイクル２０が稼動する。なお、図示しないエアコンスイッチがオフとされている場合は冷凍サイクル２０を起動しなくてもよい。 Next, the operation of the vehicle exhaust heat recovery system according to the first embodiment will be described.
As shown in FIG. 1, when the engine 2 is started, the cooling water circulates through the cooling water circulation path 3. When the engine 2 is warmed up, the cooling water is warmed and the temperature rises. After the engine 2 is started, the Rankine cycle 10 and the refrigeration cycle 20 are operated. Note that the refrigeration cycle 20 does not have to be started when an air conditioner switch (not shown) is turned off.

ランキンサイクル１０は、バッテリー４からの電力がインバータ６を介してモータ／発電機１５を始動させることにより（破線Ａ）、起動される。モータ／発電機１５がモータとして始動することにより、ポンプ１１が始動する。ポンプ１１から吐出されたフロンＲ１３４ａは、熱交換器１２へ流入し、高温の冷却水と熱交換することによってガスとなる。ガスとなったフロンＲ１３４ａは、膨張機１３に吸入されて膨張機１３を駆動する。膨張されたフロンＲ１３４ａは、後述する冷凍サイクル２０のコンプレッサ２１によって圧縮されたフロンＲ１３４ａガスと合流してコンデンサ１４に流入し、冷却されて液体のフロンＲ１３４ａとなる。その後、ランキンサイクル１０と冷凍サイクル２０とに分配され、ランキンサイクル１０に分配されたフロンＲ１３４ａはポンプ１１に吸入される。このようにして、フロンＲ１３４ａは、ランキンサイクル１０を循環する。 The Rankine cycle 10 is activated when the electric power from the battery 4 starts the motor / generator 15 via the inverter 6 (broken line A). When the motor / generator 15 is started as a motor, the pump 11 is started. The Freon R134a discharged from the pump 11 flows into the heat exchanger 12 and becomes gas by exchanging heat with high-temperature cooling water. The Freon R134a that has become gas is sucked into the expander 13 and drives the expander 13. The expanded chlorofluorocarbon R134a joins chlorofluorocarbon R134a gas compressed by the compressor 21 of the refrigeration cycle 20 described later, flows into the condenser 14, and is cooled to become liquid chlorofluorocarbon R134a. Thereafter, the refrigerant is distributed to the Rankine cycle 10 and the refrigeration cycle 20, and the Freon R134a distributed to the Rankine cycle 10 is sucked into the pump 11. In this way, Freon R134a circulates through Rankine cycle 10.

ここで、バッテリー４から電力が供給されてモータ／発電機１５が始動すると、図２に示されるように、ロータ１５ａが回転し、ロータ１５ａの回転によりシャフト１３５が回転軸Ｌを中心に回転する。すると、偏心軸１４３が回転軸Ｌのまわりを旋回し、ブッシュ１４４及び可動スクロール１４５が偏心軸１４３と共に回転軸Ｌのまわりを旋回する。このような可動スクロール１４５の旋回により、中心側の作動室１４６が容積を増大しつつ外周側へ移動するようになる。
熱交換器１２（図１参照）によって高温高圧となったフロンＲ１３４ａは、作動流体循環経路１０ａを流通し、一体ユニット１６内の流通経路１５１に流入することにより、膨張機１３に吸入される。流通経路１５１を流通するフロンＲ１３４ａは高圧室１１９に流入し、膨張機１３の上記動作によって、高圧室１１９内のフロンＲ１３４ａは吸入ポート１４７を介して中心側の作動室１４６に流入する。中心側の作動室１４６が容積を増大しつつ外周側へ移動することにより、フロンＲ１３４ａは外周側の作動室１４６へ移動しつつ膨張され、低圧室１１８に流入する。低圧室１１８に流入したフロンＲ１３４ａは、流通経路１５２及び溝１３１ｂを介して作動流体循環経路１０ｂを流通し、膨張機１３から流出する。フロンＲ１３４ａが溝１３１ｂを流通する際、その一部が空洞部１３１ｃに流出する。これにより、空洞部１３１ｃはフロンＲ１３４ａで充填されている。すなわち、モータ／発電機１５内は膨張機１３の吐出側雰囲気で、フロンＲ１３４ａ雰囲気となっている。 Here, when electric power is supplied from the battery 4 and the motor / generator 15 is started, the rotor 15a rotates as shown in FIG. 2, and the shaft 135 rotates around the rotation axis L by the rotation of the rotor 15a. . Then, the eccentric shaft 143 turns around the rotation axis L, and the bush 144 and the movable scroll 145 turn around the rotation axis L together with the eccentric shaft 143. By such turning of the movable scroll 145, the working chamber 146 on the center side moves to the outer peripheral side while increasing the volume.
The chlorofluorocarbon R134a that has been heated to high temperature and pressure by the heat exchanger 12 (see FIG. 1) flows through the working fluid circulation path 10a and flows into the circulation path 151 in the integrated unit 16, thereby being sucked into the expander 13. The chlorofluorocarbon R134a flowing through the flow channel 151 flows into the high-pressure chamber 119, and the chlorofluorocarbon R134a in the high-pressure chamber 119 flows into the central working chamber 146 through the suction port 147 by the above-described operation of the expander 13. By moving the central working chamber 146 to the outer peripheral side while increasing the volume, the Freon R134a is expanded while moving to the outer working chamber 146 and flows into the low pressure chamber 118. The chlorofluorocarbon R134a that has flowed into the low pressure chamber 118 flows through the working fluid circulation path 10b via the circulation path 152 and the groove 131b, and flows out of the expander 13. When the Freon R134a flows through the groove 131b, a part thereof flows out into the cavity 131c. Thereby, the cavity 131c is filled with Freon R134a. That is, the inside of the motor / generator 15 is the atmosphere on the discharge side of the expander 13 and the atmosphere of Freon R134a.

一方、コンデンサ１４（図１参照）で冷却されて液体となったフロンＲ１３４ａの一部は、図３および図４に示されるように、作動流体循環経路１０ｃを流通した後、吸入孔１７４及び吸入通路１７２を流通してシリンダ１６２に流入する。シリンダ１６２内で昇圧されたフロンＲ１３４ａは、シリンダ１６２から吐出されて吐出通路１７１及び吐出孔１７３を流通した後、作動流体循環経路１０ｄを流通する。 On the other hand, as shown in FIGS. 3 and 4, a part of the Freon R134a cooled by the condenser 14 (see FIG. 1) to become a liquid flows through the working fluid circulation path 10c and is then introduced into the suction hole 174 and the suction port. It flows through the passage 172 and flows into the cylinder 162. The chlorofluorocarbon R134a pressurized in the cylinder 162 is discharged from the cylinder 162 and flows through the discharge passage 171 and the discharge hole 173, and then flows through the working fluid circulation path 10d.

図２に示されるように、一体ユニット１６の内部において、膨張機１３によって膨張されたフロンＲ１３４ａと、ポンプ１１の内部のフロンＲ１３４ａとは、遮断壁１５８を介して熱交換を行う。すなわち、膨張機１３によって膨張されたフロンＲ１３４ａの方がポンプ１１の内部のフロンＲ１３４ａよりも高温なので、両者の温度差に基づいて、膨張機１３によって膨張されたフロンＲ１３４ａの熱が、ポンプ１１の内部のフロンＲ１３４ａに遮断壁１５８を介して奪われ、ポンプ１１の内部のフロンＲ１３４ａが昇温される。
膨張機１３によって膨張されたフロンＲ１３４ａはコンデンサ１４（図１参照）によってフロンＲ１３４ａが液化するまで放熱されるが、一体ユニット１６の内部における上記熱交換によって、この放熱されるはずの熱の一部が、ポンプ１１の内部のフロンＲ１３４ａを昇温するのに使用される。
内部吐出経路は遮断壁１５８内に形成されているので、内部吐出経路を流れるフロンＲ１３４ａも遮断壁１５８を介した熱交換の影響を受け、昇温される。一方、内部吸入通路については、吸入孔１７４がケーシング１５３の内部に形成されており、遮断壁１５８とは隔てられているので、内部吸入通路を流れるフロンＲ１３４ａの昇温は抑制される。また、ケーシング１５３は断熱材膜１５０によって遮断壁１５８から断熱されているので、内部吸入通路を流れるフロンＲ１３４ａの昇温はさらに抑制される。 As shown in FIG. 2, the Freon R134a expanded by the expander 13 inside the integrated unit 16 and the Freon R134a inside the pump 11 exchange heat through a blocking wall 158. That is, since the Freon R134a expanded by the expander 13 is higher in temperature than the Freon R134a inside the pump 11, the heat of the Freon R134a expanded by the expander 13 based on the temperature difference between the two is The flon R134a inside the pump 11 is heated by the flon R134a inside through the blocking wall 158.
The Freon R134a expanded by the expander 13 is dissipated by the condenser 14 (see FIG. 1) until the Freon R134a is liquefied, but part of the heat that should be dissipated by the heat exchange in the integrated unit 16. Is used to raise the temperature of the Freon R134a inside the pump 11.
Since the internal discharge path is formed in the blocking wall 158, the Freon R134a flowing through the internal discharge path is also affected by heat exchange via the blocking wall 158 and is heated. On the other hand, as for the internal suction passage, the suction hole 174 is formed inside the casing 153 and is separated from the blocking wall 158, so that the temperature rise of the Freon R134a flowing through the internal suction passage is suppressed. Moreover, since the casing 153 is thermally insulated from the blocking wall 158 by the heat insulating material film 150, the temperature rise of the Freon R134a flowing through the internal suction passage is further suppressed.

一方、冷凍サイクル２０は、バッテリー４からの電力がインバータ５を介してモータ２４を始動させることにより、起動される。すなわち、モータ２４が始動すると、コンプレッサ２１が起動する。コンプレッサ２１によって圧縮されたフロンＲ１３４ａガスは、ランキンサイクル１０の膨張機１３によって膨張されたフロンＲ１３４ａガスと合流してコンデンサ１４に流入し、冷却されて液体のフロンＲ１３４ａとなる。その後、ランキンサイクル１０と冷凍サイクル２０とに分配され、冷凍サイクル２０に分配されたフロンＲ１３４ａは、膨張弁２２によって膨張され、蒸発器２３において、フロンＲ１３４ａは、車内へ向かう空気と熱交換されることによって加熱されてガスとなる。熱交換された空気は冷気として車内へ供給される。蒸発器２３で加熱されたガスは、再びコンプレッサ２１に吸入される。このようにして、フロンＲ１３４ａは、冷凍サイクル２０を循環する。 On the other hand, the refrigeration cycle 20 is activated when the electric power from the battery 4 starts the motor 24 via the inverter 5. That is, when the motor 24 is started, the compressor 21 is started. The Freon R134a gas compressed by the compressor 21 merges with the Freon R134a gas expanded by the expander 13 of the Rankine cycle 10, flows into the condenser 14, and is cooled to become liquid Freon R134a. Thereafter, the Freon R134a distributed to the Rankine cycle 10 and the refrigeration cycle 20 is expanded by the expansion valve 22, and in the evaporator 23, the Freon R134a is heat-exchanged with the air going into the vehicle. Is heated to gas. The heat-exchanged air is supplied into the vehicle as cold air. The gas heated by the evaporator 23 is again sucked into the compressor 21. Thus, Freon R134a circulates through the refrigeration cycle 20.

ランキンサイクル１０が起動した後、フロンＲ１３４ａがランキンサイクル１０を循環するようになり通常運転となると、モータ／発電機１５は発電機として、膨張機１３の動力を利用して発電を行い、膨張機１３の動力回収を行う。この実施の形態１では、このタイミングを、ランキンサイクル１０の起動後、所定時間が経過したときとする。 After the Rankine cycle 10 is started, when the Freon R134a circulates through the Rankine cycle 10 and is in a normal operation, the motor / generator 15 generates power using the power of the expander 13 as a generator, and the expander 13 power recovery is performed. In the first embodiment, this timing is assumed to be when a predetermined time has elapsed after the Rankine cycle 10 is started.

モータ／発電機１５が、モータとしてポンプ１１を駆動する動作から、発電機として膨張機１３の動力を利用して発電を行う動作に切り替わると、ポンプ１１は、膨張機１３の動力がモータ／発電機１５を介して伝達されることにより、駆動されるようになる。一般に、ランキンサイクル１０において、膨張機１３の最適回転数はポンプ１１の回転数とほぼ比例しているので、ポンプ１１は最適回転数で運転するようになる。また、エンジン２からの排熱量や外気温等に基づくランキンサイクル１０の作動状況によって膨張機１３の回転数が変化するが、モータ／発電機１５を介して、ポンプ１１の回転数が制御されるようになる。すなわち、モータ／発電機１５の回転数制御を通して、ポンプ１１及び膨張機１３の回転数が制御されるようになる。 When the motor / generator 15 is switched from the operation of driving the pump 11 as a motor to the operation of generating power using the power of the expander 13 as a generator, the pump 11 is powered by the motor / power generation of the expander 13. It is driven by being transmitted through the machine 15. In general, in the Rankine cycle 10, since the optimum rotational speed of the expander 13 is substantially proportional to the rotational speed of the pump 11, the pump 11 is operated at the optimum rotational speed. Further, the rotational speed of the expander 13 varies depending on the operating state of the Rankine cycle 10 based on the amount of heat exhausted from the engine 2 or the outside air temperature, but the rotational speed of the pump 11 is controlled via the motor / generator 15. It becomes like this. That is, the rotational speeds of the pump 11 and the expander 13 are controlled through the rotational speed control of the motor / generator 15.

膨張機１３の動力のうち、ポンプ１１を駆動させるために消費される以外の動力は、モータ／発電機１５が発電機として駆動するための動力として使用される。モータ／発電機１５によって発電された電力は、インバータ６を介してバッテリー４に蓄電される（一点鎖線Ｂ）。 Of the power of the expander 13, power other than that consumed to drive the pump 11 is used as power for driving the motor / generator 15 as a generator. The electric power generated by the motor / generator 15 is stored in the battery 4 via the inverter 6 (one-dot chain line B).

このように、モータ／発電機１５をポンプ１１及び膨張機１３に連結し、モータ／発電機１５がモータとしてポンプ１１を駆動すると共に、発電機として膨張機１３の動力を利用して発電を行うようにしたので、車両用排熱回収システム１をコンパクトにすると共にコストを低減することができる。また、ランキンサイクル１０の作動状況に応じて膨張機１３の回転数が変化するが、モータ／発電機１５の回転数制御によってポンプ１１及び膨張機１３の回転数が制御されるので、車両用排熱回収システム１における排熱回収効率の低下を防ぐことができる。 In this way, the motor / generator 15 is connected to the pump 11 and the expander 13, and the motor / generator 15 drives the pump 11 as a motor and generates power using the power of the expander 13 as a generator. As a result, the vehicle exhaust heat recovery system 1 can be made compact and the cost can be reduced. Further, although the rotational speed of the expander 13 changes according to the operating state of the Rankine cycle 10, the rotational speed of the pump 11 and the expander 13 is controlled by the rotational speed control of the motor / generator 15, so that the vehicle exhaust A reduction in exhaust heat recovery efficiency in the heat recovery system 1 can be prevented.

また、一体ユニット１６の内部において、膨張機１３によって膨張されたフロンＲ１３４ａとポンプ１１の内部のフロンＲ１３４ａとが熱交換を行うことにより、コンデンサ１４によって放熱される熱の一部がポンプ１１の内部のフロンＲ１３４ａを加熱するために使用されるので、ランキンサイクル１０の効率を向上することができる。また、この熱交換を行うための熱交換器を別途設ける必要がないので、ランキンサイクル１０をコンパクトにすることができる。 In addition, in the integrated unit 16, the Freon R 134 a expanded by the expander 13 and the Freon R 134 a inside the pump 11 exchange heat, so that a part of the heat radiated by the capacitor 14 is inside the pump 11. Since it is used to heat the Freon R134a, the efficiency of the Rankine cycle 10 can be improved. Moreover, since it is not necessary to separately provide a heat exchanger for performing this heat exchange, the Rankine cycle 10 can be made compact.

実施の形態２．
次に、この発明の実施の形態２に係る車両用排熱回収システムについて説明する。尚、実施の形態２において、図１の参照符号と同一の符号は、同一又は同様な構成要素であるので、その詳細な説明は省略する。
この発明の実施の形態２に係る車両用排熱回収システムは、実施の形態１に対して、ポンプ１１及びモータ／発電機１５の配置を入れ換えたものである。
図６に示されるように、車両用排熱回収システム３０において、モータ／発電機１５が、ポンプ１１の図示しない回転軸に連結すると共に膨張機１３がポンプ１１の図示しない回転軸に連結している。これにより、モータ／発電機１５は、モータとしてバッテリー４の電力によって駆動されてポンプ１１を駆動させると共に、発電機としてポンプ１１を介して膨張機１３の動力によって発電を行うようになっている。その他の構成については、実施の形態１と同じである。 Embodiment 2. FIG.
Next, a vehicle exhaust heat recovery system according to Embodiment 2 of the present invention will be described. In the second embodiment, the same reference numerals as those in FIG. 1 are the same or similar components, and detailed description thereof is omitted.
The vehicle exhaust heat recovery system according to the second embodiment of the present invention is obtained by replacing the arrangement of the pump 11 and the motor / generator 15 with respect to the first embodiment.
As shown in FIG. 6, in the vehicle exhaust heat recovery system 30, the motor / generator 15 is connected to a rotary shaft (not shown) of the pump 11 and the expander 13 is connected to a rotary shaft (not shown) of the pump 11. Yes. As a result, the motor / generator 15 is driven by the power of the battery 4 as a motor to drive the pump 11, and generates power by the power of the expander 13 via the pump 11 as a generator. Other configurations are the same as those in the first embodiment.

次に、この実施の形態２に係る車両用排熱回収システムの動作について説明する。
実施の形態１と同様に、エンジン２の始動後、バッテリー４の電力がモータ／発電機１５を始動させることにより、ランキンサイクル１０が稼動する。また、バッテリー４の電力がモータ２４を始動させることにより、冷凍サイクル２０が稼動する。 Next, the operation of the vehicle exhaust heat recovery system according to the second embodiment will be described.
As in the first embodiment, after the engine 2 is started, the power of the battery 4 starts the motor / generator 15 so that the Rankine cycle 10 is operated. Further, when the electric power of the battery 4 starts the motor 24, the refrigeration cycle 20 is operated.

ランキンサイクル１０の起動後、所定時間が経過すると、モータ／発電機１５は、モータとしてポンプ１１を駆動する動作から、発電機として、ポンプ１１を介し膨張機１３の動力を利用して発電を行う動作に切り替わる。すなわち、膨張機１３の動力によって、ポンプ１１が駆動されるようになる。ランキンサイクル１０において、膨張機１３の最適回転数はポンプ１１の回転数とほぼ比例しているので、ポンプ１１は最適回転数で運転するようになる。
一方、モータ／発電機１５には、膨張機１３の動力がポンプ１１を介して間接的に伝達され、モータ／発電機１５が発電を行うようになる。モータ／発電機１５によって発電された電力は、インバータ６を介してバッテリー４に蓄電される（一点鎖線Ｂ）。 When a predetermined time elapses after the Rankine cycle 10 is started, the motor / generator 15 generates power using the power of the expander 13 via the pump 11 as a generator from the operation of driving the pump 11 as a motor. Switch to operation. That is, the pump 11 is driven by the power of the expander 13. In the Rankine cycle 10, since the optimum rotational speed of the expander 13 is substantially proportional to the rotational speed of the pump 11, the pump 11 is operated at the optimum rotational speed.
On the other hand, the power of the expander 13 is indirectly transmitted to the motor / generator 15 via the pump 11 so that the motor / generator 15 generates power. The electric power generated by the motor / generator 15 is stored in the battery 4 via the inverter 6 (one-dot chain line B).

このように、モータ／発電機１５がポンプ１１に連結すると共にポンプ１１が膨張機１３に連結する構成でも、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。 As described above, even when the motor / generator 15 is connected to the pump 11 and the pump 11 is connected to the expander 13, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.

実施の形態３．
次に、この実施の形態３に係る車両用排熱回収システムの動作について説明する。
この発明の実施の形態３に係る車両用排熱回収システムは、実施の形態１に対して、膨張機及び負荷機の配置を入れ換え、膨張機を可変容量型にしたものである。なお、膨張機はスクロール式ではなく斜板式とする。
図７に示されるように、車両用排熱回収システム４０において、モータ／発電機１５が、膨張機２５の図示しない回転軸に連結すると共にポンプ１１が膨張機２５の図示しない回転軸に連結している。また、膨張機２５には、可変容量型である斜板式圧縮機の吐出側と吸入側とを実質的に逆に接続した構造の膨張機を用いている。これにより、モータ／発電機１５は、モータとしてバッテリー４の電力によって駆動されて膨張機２５を駆動させ、膨張機２５の動力によってポンプ１１を駆動させると共に、膨張機２５の動力によって駆動されて発電を行うようになっている。その他の構成については、実施の形態１と同じである。 Embodiment 3 FIG.
Next, the operation of the vehicle exhaust heat recovery system according to the third embodiment will be described.
The vehicle exhaust heat recovery system according to Embodiment 3 of the present invention is obtained by replacing the expander and the load machine with respect to Embodiment 1 and making the expander variable. The expander is not a scroll type but a swash plate type.
As shown in FIG. 7, in the vehicle exhaust heat recovery system 40, the motor / generator 15 is connected to a rotating shaft (not shown) of the expander 25 and the pump 11 is connected to a rotating shaft (not shown) of the expander 25. ing. Further, as the expander 25, an expander having a structure in which a discharge side and a suction side of a variable capacity swash plate compressor are connected substantially in reverse is used. As a result, the motor / generator 15 is driven by the power of the battery 4 as a motor to drive the expander 25, and the pump 11 is driven by the power of the expander 25, and is also driven by the power of the expander 25 to generate power. Is supposed to do. Other configurations are the same as those in the first embodiment.

次に、この実施の形態３に係る車両用排熱回収システムの動作について説明する。
エンジン２の始動後、バッテリー４の電力がモータ／発電機１５及びモータ２４を始動させることにより、ランキンサイクル１０及び冷凍サイクル２０が稼動する。
冷凍サイクル２０は、実施の形態１と同じ動作で稼動する。
一方、ランキンサイクル１０において、モータ／発電機１５が始動すると、モータ／発電機１５の動力が膨張機２５に伝達されて膨張機２５が始動する。さらに、膨張機２５の動力がポンプ１１に伝達されてポンプ１１が始動する。すなわち、モータ／発電機１５によって、膨張機２５を介して間接的に、ポンプ１１が駆動される。 Next, the operation of the vehicle exhaust heat recovery system according to the third embodiment will be described.
After the engine 2 is started, the Rankine cycle 10 and the refrigeration cycle 20 are operated by the electric power of the battery 4 starting the motor / generator 15 and the motor 24.
The refrigeration cycle 20 operates in the same operation as in the first embodiment.
On the other hand, in the Rankine cycle 10, when the motor / generator 15 is started, the power of the motor / generator 15 is transmitted to the expander 25 and the expander 25 is started. Furthermore, the power of the expander 25 is transmitted to the pump 11 and the pump 11 is started. That is, the pump 11 is driven indirectly by the motor / generator 15 via the expander 25.

ランキンサイクル１０において、ポンプ１１から吐出されたフロンＲ１３４ａは、熱交換器１２においてフロンＲ１３４ａガスとなった後、膨張機２５に吸入される。この際、膨張機２５は、モータ／発電機１５の動力によってポンプ１１と共に駆動されているので、モータ／発電機１５の回転数が、ポンプ１１の目的流量には適していても、膨張機２５から吐出されるフロンＲ１３４ａガスの流量には適合していない場合が考えられる。しかし、膨張機２５は斜板式の吐出側と吸入側とを実質的に逆に接続した構造であるため、斜板の傾きを容量調整機構２５ａにより調整することによって、膨張機２５の図示しない回転軸の回転数は変えずにフロンＲ１３４ａガスの流量に適合した吐出量に調整される。膨張機２５の回転軸の回転数は変わらないので、回転数が変わることなく、ポンプ１１の運転が継続される。なお、膨張機の容量可変方法としては、斜板傾角変更に限らず、実施の形態１に示されるスクロール式等、その他の周知の方式を採用することが可能である。 In the Rankine cycle 10, Freon R134a discharged from the pump 11 becomes Freon R134a gas in the heat exchanger 12 and then sucked into the expander 25. At this time, since the expander 25 is driven together with the pump 11 by the power of the motor / generator 15, even if the rotation speed of the motor / generator 15 is suitable for the target flow rate of the pump 11, the expander 25. It is conceivable that the flow rate of the Freon R134a gas discharged from the gas does not match. However, since the expander 25 has a structure in which the discharge side and the suction side of the swash plate type are substantially reversed, the rotation of the expander 25 (not shown) is adjusted by adjusting the inclination of the swash plate by the capacity adjustment mechanism 25a. Without changing the rotational speed of the shaft, the discharge amount is adjusted to the flow rate of the Freon R134a gas. Since the rotation speed of the rotating shaft of the expander 25 does not change, the operation of the pump 11 is continued without changing the rotation speed. In addition, the capacity variable method of the expander is not limited to changing the swash plate inclination angle, and other well-known methods such as the scroll type shown in the first embodiment can be adopted.

ランキンサイクル１０の起動後、モータ／発電機１５が、モータとしてポンプ１１を駆動する動作から、発電機として膨張機２５の動力を利用して発電を行う動作に切り替わると、ポンプ１１は膨張機２５の動力によって駆動されるようになる。ランキンサイクル１０において、膨張機２５の最適回転数はポンプ１１の回転数とほぼ比例しているので、ポンプ１１は最適回転数で運転するようになる。
一方、モータ／発電機１５は、膨張機２５の動力を利用して発電を行うようになる。モータ／発電機１５によって発電された電力は、インバータ６を介してバッテリー４に蓄電される（一点鎖線Ｂ）。 After the Rankine cycle 10 is started, when the motor / generator 15 switches from the operation of driving the pump 11 as a motor to the operation of generating power using the power of the expander 25 as a generator, the pump 11 is expanded. It will be driven by the power of. In the Rankine cycle 10, since the optimum rotational speed of the expander 25 is substantially proportional to the rotational speed of the pump 11, the pump 11 is operated at the optimum rotational speed.
On the other hand, the motor / generator 15 generates power using the power of the expander 25. The electric power generated by the motor / generator 15 is stored in the battery 4 via the inverter 6 (one-dot chain line B).

このように、モータ／発電機１５が膨張機２５に連結すると共に膨張機２５がポンプ１１に連結するようにした構成において、膨張機１３に可変容量型のものを使用することによって、実施の形態１、２と同様の効果を得ることができるとともに、ポンプ１１の回転数を変えることなく膨張機２５から吐出されるガスの流量を変更することができる。 In this way, in the configuration in which the motor / generator 15 is connected to the expander 25 and the expander 25 is connected to the pump 11, a variable capacity type is used for the expander 13, thereby allowing the embodiment to be described. The same effect as 1 and 2 can be obtained, and the flow rate of the gas discharged from the expander 25 can be changed without changing the rotational speed of the pump 11.

実施の形態４．
次に、この発明の実施の形態４に係る車両用排熱回収システムについて説明する。実施の形態４に係る車両用排熱回収システムは、実施の形態１に対して、膨張機をスクロール式のままで可変容量型にしたものである。尚、実施の形態４において、図１の参照符号と同一の符号は、同一又は同様な構成要素であるので、その詳細な説明は省略する。
図８に、実施の形態４に係る車両用排熱回収システムの構成を示す。実施の形態４に係る車両用排熱回収システムに含まれる膨張機１３’は、高圧室１１９から作動室１４６へとフロンＲ１３４ａをバイパスする、バイパス通路１３’ａを有する。
図９および図１０に、実施の形態４に係る一体ユニットの構成を示す。図１０は、図９のＸ−Ｘ線における断面図である。図８のバイパス通路１３’ａは、実施の形態１における固定スクロール１４２に、図１０に示す開閉可能なバイパス口を設けて膨張機１３’とすることによって形成される。なお、実際にはバイパス口を開閉可能とするための構造を有するものであるが、図９においてはその図示を省略する。
その他の構成については、実施の形態１と同じである。 Embodiment 4 FIG.
Next, a vehicle exhaust heat recovery system according to Embodiment 4 of the present invention will be described. The vehicle exhaust heat recovery system according to the fourth embodiment is a variable capacity type expansion device that remains in the scroll type with respect to the first embodiment. In the fourth embodiment, the same reference numerals as those in FIG. 1 are the same or similar components, and detailed description thereof is omitted.
FIG. 8 shows the configuration of the vehicle exhaust heat recovery system according to the fourth embodiment. The expander 13 ′ included in the vehicle exhaust heat recovery system according to the fourth embodiment has a bypass passage 13′a that bypasses the Freon R134a from the high-pressure chamber 119 to the working chamber 146.
9 and 10 show the configuration of the integrated unit according to the fourth embodiment. 10 is a cross-sectional view taken along line XX in FIG. The bypass passage 13′a in FIG. 8 is formed by providing the fixed scroll 142 according to the first embodiment with the openable / closable bypass port shown in FIG. 10 as the expander 13 ′. In addition, although it actually has a structure for enabling the opening and closing of the bypass port, the illustration thereof is omitted in FIG.
Other configurations are the same as those in the first embodiment.

図１０は、実施の形態４に係る固定スクロール１４２’を示す。固定スクロール１４２’は、作動室１４６において、フロンＲ１３４ａを膨張させる途中過程の位置に設けられ、高圧室１１９と作動室１４６とを開閉可能に連通する、バイパス口１４８ａ〜１４８ｃを備える。 FIG. 10 shows a fixed scroll 142 ′ according to the fourth embodiment. The fixed scroll 142 ′ is provided in the working chamber 146 at a position in the middle of expanding the Freon R 134 a and includes bypass ports 148 a to 148 c that connect the high pressure chamber 119 and the working chamber 146 so as to be openable and closable.

バイパス口１４８ａ、１４８ｂ、および１４８ｃは、膨張機１３’における膨張行程が進む方向に、この順で配置される。すなわち、吸入ポート１４７から吸入されたフロンＲ１３４ａは、可動スクロール１４５が回転するにつれて膨張するが、一定量膨張した後にまずバイパス口１４８ａが設けられた位置に達する。その後さらに可動スクロール１４５が回転すると、これに伴ってさらに膨張しつつ、バイパス口１４８ｂ、１４８ｃがそれぞれ設けられた位置にこの順で達する。 The bypass ports 148a, 148b, and 148c are arranged in this order in the direction in which the expansion stroke in the expander 13 'proceeds. That is, the Freon R134a sucked from the suction port 147 expands as the movable scroll 145 rotates, but first reaches a position where the bypass port 148a is provided after being expanded by a certain amount. Thereafter, when the movable scroll 145 further rotates, the movable scroll 145 further expands accordingly, and reaches the positions where the bypass ports 148b and 148c are provided in this order.

図１１は、バイパス口１４８ａ〜１４８ｃと、それぞれを開閉する弁体１４９との位置関係を概略的に示す図である。ここで、バイパス口１４８ａ〜１４８ｃは図１０に示すように直線上に形成されており、弁体１４９がこの直線上を摺動することによってそれぞれを開閉する。なお、図１１は弁体１４９に関連する作用を説明するための概略図であり、示される構造および各部の寸法は図９および図１０に示されるものとは必ずしも一致しない。 FIG. 11 is a diagram schematically showing the positional relationship between the bypass ports 148a to 148c and the valve body 149 that opens and closes each. Here, the bypass ports 148a to 148c are formed on a straight line as shown in FIG. 10, and the valve body 149 slides on the straight line to open and close each. FIG. 11 is a schematic diagram for explaining the operation related to the valve body 149, and the structure shown and the dimensions of each part do not necessarily match those shown in FIG. 9 and FIG.

弁体１４９は、円筒状の空間に配置され、ソレノイドによって駆動される電磁弁の一部であり、図示されない制御装置によってその位置が制御される。この弁体１４９は、比較的大径の円筒状である複数の閉鎖部１４９ａと、比較的小径の円筒状である複数の開放部１４９ｂとを含む。閉鎖部１４９ａは、弁体１４９が配置される空間と摺動可能に嵌合し、その全断面積を塞ぐ。開放部１４９ｂの外周には空間が存在し、ここを通ってフロンＲ１３４ａが流れることができる。 The valve body 149 is a part of an electromagnetic valve that is disposed in a cylindrical space and is driven by a solenoid, and its position is controlled by a control device (not shown). The valve body 149 includes a plurality of closing portions 149a having a relatively large diameter cylindrical shape and a plurality of opening portions 149b having a relatively small diameter cylindrical shape. The closing part 149a is slidably fitted to the space in which the valve body 149 is disposed, and closes the entire cross-sectional area thereof. There is a space on the outer periphery of the opening 149b, and the chlorofluorocarbon R134a can flow therethrough.

図１１の（ａ）は、弁体１４９がその摺動範囲の一端に位置する状態を表す図である。この状態においては、バイパス口１４８ａ〜１４８ｃのすべてが閉鎖部１４９ａと接して閉鎖されている。このため、フロンＲ１３４ａが高圧室１１９から作動室１４６へと流入する経路は、吸入ポート１４７に限られる。 (A) of FIG. 11 is a figure showing the state which the valve body 149 is located in the end of the sliding range. In this state, all of the bypass ports 148a to 148c are closed in contact with the closing portion 149a. For this reason, the path through which Freon R134a flows from the high pressure chamber 119 into the working chamber 146 is limited to the suction port 147.

図１１の（ｂ）は、弁体１４９が（ａ）の位置、すなわちその摺動範囲の一端から、他端に向けて所定距離だけ移動した状態を表す図である。この状態においては、バイパス口１４８ａは開放部１４９ｂに対応する位置にあるので開放されており、バイパス口１４８ｂおよび１４８ｃは閉鎖部１４９ａによって閉鎖されている。このため、フロンＲ１３４ａが高圧室１１９から作動室１４６へと流入する経路は、吸入ポート１４７およびバイパス口１４８ａとなる。 FIG. 11B is a diagram illustrating a state in which the valve body 149 is moved by a predetermined distance from the position of FIG. 11A, that is, from one end of the sliding range toward the other end. In this state, the bypass port 148a is open because it is in a position corresponding to the opening 149b, and the bypass ports 148b and 148c are closed by the closing portion 149a. For this reason, a path through which the Freon R134a flows from the high pressure chamber 119 to the working chamber 146 is the suction port 147 and the bypass port 148a.

図１１の（ｃ）は、弁体１４９が（ｂ）の位置から、さらに所定距離だけ他端に向けて移動した状態を表す図である。この状態においては、バイパス口１４８ａおよび１４８ｂは開放部１４９ｂに対応する位置にあるので開放されており、バイパス口１４８ｃは閉鎖部１４９ａによって閉鎖されている。このため、フロンＲ１３４ａが高圧室１１９から作動室１４６へと流入する経路は、吸入ポート１４７、バイパス口１４８ａ、およびバイパス口１４８ｂとなる。 (C) of FIG. 11 is a diagram illustrating a state in which the valve body 149 has moved further from the position (b) toward the other end by a predetermined distance. In this state, the bypass ports 148a and 148b are open because they are at positions corresponding to the opening 149b, and the bypass port 148c is closed by the closing portion 149a. For this reason, a path through which the Freon R134a flows from the high pressure chamber 119 into the working chamber 146 is the suction port 147, the bypass port 148a, and the bypass port 148b.

図１１の（ｄ）は、弁体１４９が（ｃ）の位置から、さらに所定距離だけ他端に向けて移動した状態を表す図である。この状態においては、バイパス口１４８ａ〜１４８ｃのすべてが開放部１４９ｂに対応する位置にあるので開放されている。このため、フロンＲ１３４ａが高圧室１１９から作動室１４６へと流入する経路は、吸入ポート１４７およびバイパス口１４８ａ〜１４８ｃのすべてとなる。 (D) of FIG. 11 is a diagram illustrating a state in which the valve body 149 has moved further from the position (c) toward the other end by a predetermined distance. In this state, all of the bypass ports 148a to 148c are open because they are at positions corresponding to the open portion 149b. For this reason, the path through which the Freon R134a flows from the high pressure chamber 119 to the working chamber 146 is all of the suction port 147 and the bypass ports 148a to 148c.

次に、実施の形態４に係る膨張機の動作を説明する。
弁体１４９が（ａ）の位置にある場合は、フロンＲ１３４ａが吸入ポート１４７からのみ吸入されるので、吸入ポート１４７から低圧室１１８までが膨張行程となる。
弁体１４９が（ｂ）の位置にある場合は、フロンＲ１３４ａが吸入ポート１４７およびバイパス口１４８ａから吸入される。このため、バイパス口１４８ａから低圧室１１８までが膨張行程となる。
弁体１４９が（ｃ）の位置にある場合は、フロンＲ１３４ａが吸入ポート１４７、バイパス口１４８ａ、およびバイパス口１４８ｂから吸入される。このため、バイパス口１４８ｂから低圧室１１８までが膨張行程となる。
弁体１４９が（ｄ）の位置にある場合は、フロンＲ１３４ａが吸入ポート１４７およびバイパス口１４８ａ〜１４８ｃから吸入される。このため、バイパス口１４８ｃから低圧室１１８までが膨張行程となる。
このように、図１１の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、および（ｄ）の順で膨張行程が短くなり、膨張機１３’における膨張率が小さくなる。膨張機１３’はこのようにして膨張率を制御するものであり、バイパス口１４８ａ〜１４８ｃの開閉に応じて容量が変化する、可変容量型の膨張機である。 Next, the operation of the expander according to Embodiment 4 will be described.
When the valve body 149 is in the position (a), the Freon R134a is sucked only from the suction port 147, so that the suction port 147 to the low pressure chamber 118 is in the expansion stroke.
When the valve body 149 is in the position (b), the Freon R134a is sucked from the suction port 147 and the bypass port 148a. Therefore, the expansion stroke is from the bypass port 148a to the low pressure chamber 118.
When the valve body 149 is in the position (c), the Freon R134a is sucked from the suction port 147, the bypass port 148a, and the bypass port 148b. For this reason, the expansion stroke extends from the bypass port 148b to the low pressure chamber 118.
When the valve body 149 is in the position (d), the Freon R134a is sucked from the suction port 147 and the bypass ports 148a to 148c. For this reason, the expansion stroke extends from the bypass port 148c to the low pressure chamber 118.
As described above, the expansion stroke is shortened in the order of (a), (b), (c), and (d) of FIG. 11, and the expansion rate in the expander 13 ′ is decreased. The expander 13 ′ controls the expansion rate in this way, and is a variable capacity type expander whose capacity changes according to opening and closing of the bypass ports 148a to 148c.

このように、実施の形態４に係る車両用排熱回収システムによれば、膨張機１３’において、弁体１４９の位置を制御することによってバイパス口１４８ａ〜１４８ｃを開閉し、バイパス通路１３’ａを形成して膨張行程の長さを変更することができる。これによって膨張機１３’の膨張率が変化するので、膨張機１３’の作動が不要である場合に、膨張機１３が消費するエネルギーを低減することができる。すなわち、膨張機１３’のＯＦＦ動力を低減することができる。 As described above, according to the vehicle exhaust heat recovery system according to the fourth embodiment, in the expander 13 ′, the bypass ports 148a to 148c are opened and closed by controlling the position of the valve body 149, and the bypass passage 13′a. And the length of the expansion stroke can be changed. As a result, the expansion rate of the expander 13 'changes, so that the energy consumed by the expander 13 can be reduced when the operation of the expander 13' is unnecessary. That is, the OFF power of the expander 13 'can be reduced.

実施の形態１〜４では、モータ／発電機１５がポンプ１１を駆動する動作から、膨張機１３，２５の動力を利用して発電を行う動作に切り替えるタイミングを、ランキンサイクル１０の起動後、所定時間が経過したときとしたが、これに限定するものではない。センサによって、作動流体の温度や流量、膨張機の回転数、モータ／発電機１５へ流す電流等が所定値に達したことを検知し、モータ／発電機１５の駆動を切り替えるようにしてもよい。 In Embodiments 1 to 4, the timing at which the motor / generator 15 switches from the operation of driving the pump 11 to the operation of generating power using the power of the expanders 13 and 25 is predetermined after the Rankine cycle 10 is started. Although the time has passed, it is not limited to this. The sensor may detect that the temperature and flow rate of the working fluid, the rotation speed of the expander, the current flowing to the motor / generator 15, etc. have reached a predetermined value, and switch the driving of the motor / generator 15. .

実施の形態１〜４では、ランキンサイクル１０と冷凍サイクル２０とを備える車両用排熱回収システム１において説明したが、これに限定されるものではない。少なくともランキンサイクルを備えた排熱回収システムであれば、冷凍サイクルを備えていなくてもよい。 Although Embodiment 1-4 demonstrated in the exhaust heat recovery system 1 for vehicles provided with the Rankine cycle 10 and the refrigerating cycle 20, it is not limited to this. As long as the exhaust heat recovery system includes at least a Rankine cycle, the refrigeration cycle may not be included.

実施の形態１〜４では、作動流体としてフロンＲ１３４ａを使用したが、プロパンやイソブタン等の炭化水素を使用することができる。また、これらのほかに、混合冷媒も使用できる。混合冷媒としては、例えば、混合冷媒４０７Ｃ使用してもよい。 In Embodiments 1 to 4, Freon R134a is used as the working fluid, but hydrocarbons such as propane and isobutane can be used. In addition to these, a mixed refrigerant can also be used. For example, a mixed refrigerant 407C may be used as the mixed refrigerant.

実施の形態１〜４では、コンプレッサ２１はモータ２４によって駆動されるが、エンジン２の動力によってベルトを介して駆動するようにしてもよい。また、ランキンサイクル１０や冷凍サイクル２０には、それぞれ公知の他の構成要素を適宜追加したり、公知の手法を用いて変更したりすることができる。 In the first to fourth embodiments, the compressor 21 is driven by the motor 24, but may be driven via a belt by the power of the engine 2. Further, other known components can be appropriately added to the Rankine cycle 10 and the refrigeration cycle 20, respectively, or can be changed using a known method.

実施の形態１〜４では、エンジン２を冷却した冷却水とランキンサイクル１０の作動流体とを熱交換器１２において熱交換しているが、冷却水以外の排熱、すなわちエキゾーストパイプ等の車両における排熱と熱交換するようにしてもよく、複数の排熱と熱交換するようにしてもよい。 In the first to fourth embodiments, the cooling water that has cooled the engine 2 and the working fluid of the Rankine cycle 10 are heat-exchanged in the heat exchanger 12, but in the exhaust heat other than the cooling water, that is, in a vehicle such as an exhaust pipe. Heat exchange with exhaust heat may be performed, or heat exchange with a plurality of exhaust heat may be performed.

実施の形態１〜４では、ポンプ１１はギヤ形式のものであるが、これは、シャフト１３５の回転によって駆動するものであれば、プランジャー式ポンプやダイヤフラム式ポンプでもよい。 In the first to fourth embodiments, the pump 11 is a gear type, but may be a plunger pump or a diaphragm pump as long as it is driven by the rotation of the shaft 135.

実施の形態１〜４では、遮断壁１５８をアルミ製としたが、この材質に限定するものではない。その他の材質として銅でもよく、アルミと同等またはそれ以上の熱伝導率、すなわち２３７Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上の熱伝導率を有する材質であればどのような材質から製造してもよい。 In the first to fourth embodiments, the blocking wall 158 is made of aluminum, but is not limited to this material. Other materials may be copper, and the material may be made of any material as long as it has a thermal conductivity equal to or higher than that of aluminum, that is, a thermal conductivity of 237 W / (m · K) or higher.

この発明の実施の形態１に係る車両用排熱回収システムの構成図である。1 is a configuration diagram of a vehicle exhaust heat recovery system according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 実施の形態１に係る一体ユニットの断面側面図である。4 is a cross-sectional side view of the integrated unit according to Embodiment 1. FIG. 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図である。It is sectional drawing along the III-III line of FIG. 図２のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図である。It is sectional drawing along the IV-IV line of FIG. 図３および図４を矢印Ａの方向から見た側面図である。FIG. 5 is a side view of FIGS. 3 and 4 as viewed from the direction of arrow A. FIG. 実施の形態２に係る車両用排熱回収システムの構成図である。6 is a configuration diagram of a vehicle exhaust heat recovery system according to Embodiment 2. FIG. 実施の形態３に係る車両用排熱回収システムの構成図である。FIG. 6 is a configuration diagram of a vehicle exhaust heat recovery system according to a third embodiment. 実施の形態４に係る車両用排熱回収システムの構成図である。FIG. 6 is a configuration diagram of a vehicle exhaust heat recovery system according to a fourth embodiment. 実施の形態４に係る一体ユニットの断面側面図である。FIG. 6 is a cross-sectional side view of an integrated unit according to Embodiment 4. 実施の形態４に係る一体ユニットにおいて、図９のＸ−Ｘ線における断面図に相当する図である。In the integrated unit which concerns on Embodiment 4, it is a figure corresponded in sectional drawing in the XX line of FIG. 実施の形態４に係る弁体１４９の動作を概略的に示す図である。It is a figure which shows schematically operation | movement of the valve body 149 which concerns on Embodiment 4. FIG. 従来の車両用排熱回収システムの構成図である。It is a block diagram of the conventional vehicle waste heat recovery system.

Explanation of symbols

１，３０，４０車両用排熱回収システム、１０ランキンサイクル、１１ポンプ、１２熱交換器、１３，１３’，２５膨張機、１４コンデンサ、１５モータ／発電機（負荷機）、２０冷凍サイクル、２１コンプレッサ、２２膨張弁（減圧装置）、２３蒸発器、１１９高圧室、１４６作動室、１４７吸入ポート、１４８ａ〜１４８ｃバイパス口、１５０断熱材膜（断熱材）、１５３ケーシング、１５８遮断壁、１７３ａ吐出開口、１７４ａ吸入開口。 1,30,40 Vehicle exhaust heat recovery system, 10 Rankine cycle, 11 pump, 12 heat exchanger, 13, 13 ', 25 expander, 14 condenser, 15 motor / generator (load machine), 20 refrigeration cycle, 21 Compressor, 22 Expansion valve (pressure reducing device), 23 Evaporator, 119 High pressure chamber, 146 Working chamber, 147 Suction port, 148a to 148c Bypass port, 150 Insulating material film (insulating material), 153 Casing, 158 Blocking wall, 173a Discharge opening, 174a Suction opening.

Claims

A heat exchanger that heats the working fluid by exhaust heat of the vehicle, an expander that expands the working fluid heated by the heat exchanger, a condenser that cools the working fluid expanded by the expander, and a cooling that is cooled by the condenser a Rankine cycle with a gear pump for circulating the working fluid,
And a load machine coupled to the gear pump and the expander,
The load machine is
The expander exhaust heat recovery system for a vehicle, characterized in that for generating electric power by utilizing the power as a generator to drive the gear pump as a motor.

The gear pump and the expander exhaust heat recovery system for a vehicle according to claim 1, characterized in that it is connected via the load device.

The load unit is connected to the gear pump, the exhaust heat recovery system for a vehicle according to claim 1, wherein the gear pump is characterized in that it is connected to the expander.

The exhaust heat recovery system for a vehicle according to any one of claims 1 to 3, wherein the expander is a variable capacity expander.

The variable capacity expander is
A suction port for sucking the working fluid from the high pressure chamber;
A working chamber for expanding the working fluid sucked from the suction port;
A bypass port different from the suction port, which is provided at a position in the middle of expanding the working fluid in the working chamber and communicates the high pressure chamber and the working chamber so as to be openable and closable;
5. The vehicle exhaust heat recovery system according to claim 4, wherein the vehicle exhaust heat recovery system is an expander in which an expansion rate of the working fluid changes in accordance with the opening and closing of the bypass port.

The load machine and the gear pump is connected through a blocking wall,
The gear pump is covered inside thereof by the blocking wall and the casing,
The gear pump is provided with a suction opening for sucking cooled the working fluid in the condenser, and a discharge opening for ejecting the working fluid to the heat exchanger,
The vehicle exhaust heat recovery system according to claim 1, wherein the suction opening is formed in the casing, and the discharge opening is formed in the blocking wall.

The vehicle exhaust heat recovery system according to claim 6, wherein a heat insulating material is disposed between the blocking wall and the casing.

A compressor for compressing the working fluid;
The condenser that cools the working fluid mixed with the working fluid compressed by the compressor and the working fluid expanded by the expander of the Rankine cycle;
At least a portion of the cooled working fluid in the condenser to flow into the gear pump of the Rankine cycle, a decompression device for decompressing the remainder of the working fluid,
The vehicle exhaust heat recovery system according to any one of claims 1 to 7, further comprising a refrigeration cycle having an evaporator that heats the working fluid decompressed by the decompression device.